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第一章 植物营养与施肥原则
第一节 植物的营养成分
一、植物体内的元素组成及其含量
气态元素 、灰分元素
二、植物必需的营养元素
高等植物必需营养元素判断的三条标准 17中必需营养元素
大量元素与微量元素划分的界限，有益元素 肥料三要素
营养元素的同等重要性和不可替代性
三、必需营养元素的作用
第二节 植物对养分的吸收
植物吸收养分的形态：离子态，部分小分子态和有机态
一、根系对养分的吸收
（一）养分向根表的迁移： 截获、质流、扩散（不同养分离子的主要迁移方式；各种方式的影响因素）
1、截获：根系在土壤中伸长的过程中与养分离子直接接触交换吸收的过程 影响因素：根系体积、养分浓度
由于根系体积只占土壤体积的1％～4％，通过该方式获取的养分很少，大约只占根系吸收养分总量的0.2％～10％
2、扩散：土壤中的养分离子从高浓度向低浓度的运动称为扩散 影响因素：浓度差、土壤湿度、扩散系数
不同养分离子的扩散系数 （cm2/s） 土壤与水中的扩散速率相差2～3个数量级
养分离子 水中
湿润土壤中
NO3
1.92×10
0.5×10-6~10-7
-5
－
Cl 2.03×10 0.5
-5
－
K 1.98×10 0.01-0.24
-5
＋
PO43
－
0.89×10 0.00001-0.001
-5
根系吸收的钾、磷有50％以上是通过该方式获得的 3、质流：土壤中的养分离子随水流动到达根表的过程 影响因素：植物蒸腾，离子浓度
考质流提供的磷钾较少，硝酸根、硫酸根、氯、镁、钙等养分较多。
（二）根系对无机养分的吸收 1、质外体中养分离子的移动
质外体： 植物体内共质体以外的所有空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部空腔等 动力： 浓度梯度和电化学势梯度
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方式： 离子扩散、离子交换
离子扩散：简单扩散（水分自由空间） 杜南扩散（杜南空间） 离子交换：根系与土壤溶液之间的交换 根系与土壤颗粒之间的交换 2、养分的跨膜运输
主动运输与被动运输两种类型
（1）被动运输：离子顺电化学势梯度进行的扩散运动
方式：简单扩散、离子通道 ①简单扩散：溶液中的离子由高浓度的地方向低浓度的地方扩散，其动力是浓度差（主要影响因素），离子可以通过膜上的类脂、载体或者膜上的含水孔隙被吸收
②离子通道：离子或者水分通过膜上具有选择性功能的孔道蛋白进行运输，影响因素是孔道蛋白的孔道大小及其表面电荷密度
（2）主动运输：离子逆电化学势梯度需要消耗能量的运输方式 方式：载体运输与离子泵运输 ①载体运输：动力是ATP
②离子泵运输：H+—ATP酶，每水解1分子的ATP，泵出2个H+
3、影响根系养分吸收的因素 （1）光照
绿色植物利用光能，同化CO2形成碳水化合物，并把光能转变为化学能ATP，为养分的吸收提供能量。因此，光照的强弱直接影响作物体内的新陈代谢，也就影响养分的吸收。并且根系的生长靠地上部供应能量和碳水化合物，光照不足，影响根系地生长，也影响根系对养分的吸收。 （2）、土壤温度
温度影响土壤养分的有效性，微生物的活性，根系的活力和吸收能力。
根系生长的最适温度为15-25℃。在一定范围内温度升高有利于养分吸收，但是过高的温度会降低酶活性从而影响养分吸收 对养分的吸收来说，在一定的范围内随温度提高，呼吸作用增强，吸收养分的速率增加，吸收数量也增加。当温度下降时植物的呼吸作用减弱，养分的吸收数量也随知减少。但温度超过40℃，根系老化，酶蛋白的活性下降，养分吸收数量就明显减少。
低温对阴离子吸收的影响大于阳离子。温度对磷钾吸收的影响比氮明显。研究表明，土壤温度低于10℃时，根系对磷的吸收比较困难，因此，对越冬类作物上要增施磷钾肥、特别是磷肥，以提高其抗寒能力。另外，不同植物对温度的反应也不同。
（3）、土壤水分
水分是生命活动的重要因素，其对植物吸收养分的影响是多方面的。 A. 土壤水分是根系生长的必要条件；
B. 土壤水分是养分和施入肥料的溶剂，只有溶解在土壤水分中的养分才能被作物根系吸收，在土壤中迁移。
C 土壤水分是土壤中有机养分矿化和无机养分转化的必要条件
D. 土壤养分在土体内的迁移、植物的被动吸收与土壤水分密切相关。
E. 土壤水分影响土壤中离子的溶解度、土壤氧化还原状况，也间接影响离子的吸收。 水作为养分的溶剂影响养分溶解、扩散和土壤通气状况
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田间持水量的70％～80％最适于作物吸收养分
（4）、土壤通气条件
土壤通气条件主要从以下三个方面影响植物对养分的吸收：
A. 影响根系的呼吸作用 通气条件良好的条件下，能使根部供氧状况良好，并能使呼吸产生的CO2从根迹散失，这对根系的正常发育、根的有氧代谢和离子的吸收都有十分重要的意义。
B. 影响有毒物质的产生 通气良好，有氧呼吸增加；通气不良的嫌气条件，无氧呼吸增加，有机质分解部完全，产生中间产物和有毒物质。
C. 影响土壤养分的形态和有效性 养分的有效化和无效化过程都是在微生物的作用下完成的，如硝态氮、铵态氮的转化、有机质的矿化等。不同的通气条件土壤养分的存在形态不同，有效性不同。
如在水田淹水的条件下，磷的有效性高，这主要是因为淹水条件下土壤中的Fe3+还原为Fe2+，氧化条件下主要以Fe3+离子存在，形成难溶性的FePO4，磷的有效性降低。因此水旱轮作中磷肥主要施在旱田上。
一般要求大田的土壤孔隙度为5％（旱田），蔬菜地10％孔隙度。
表1-通气条件对土壤养分形态和有效性的影响
还原态 CH4、CO NH4+、N2、NO
H2S PH3、H2PO2-
Fe2+ Mn2+ Cu+
营养元素
C N S P Fe Mn Cu
氧化态 CO2、HCO3- NO2-、NO3- SO42-、SO32- H2PO4-、HPO42-
Fe3+ Mn4+、Mn3+
Cu2+
通气状况能够影响根系氧呼吸、土壤Eh、养分形态及其转化（矿质化和腐殖化），二氧化碳含量
调节通气性：深翻耕地，中耕松土，形成良好结构
（5）、土壤酸碱度
A. 影响土壤养分的有效性
如pH大于7的土壤，钙离子含量度，会出现缺铁、锌的现象。
随土壤pH提高，铁、锌、铜、锰的有效性降低，钼的有效性增加，硼在中性范围内有效性最高。磷的有效性也是在pH6-7.5的范围内最高。
B. 影响阴阳离子的吸收
影响养分吸收形态、养分存在形态、养分外渗（pH降低，养分外渗增强） （6）、土壤溶液中养分的浓度：一定浓度范围内，随土壤养分浓度的增加，吸收量增加。 （7）植株养分状况：根系养分吸收受到植株养分需求的反馈调节
二、叶片对养分的吸收
（一）叶片的结构与功能
组成：表皮组织、叶肉组织以及输导组织
气孔是表皮细胞分化出来的，是与外界进行气体交换、水分蒸腾的主要通道，植物脱光气孔吸收气态养分如：二氧化碳、二氧化硫、氧气、氨气等
植物营养与施肥教案
